[01367112]黄泛区粉土路基修建成套技术与应用

本项目所属领域为土木工程和交通运输工程。 黄河中下游在历史上频繁泛滥改道,形成了广袤的黄泛区,地跨山东、河南、江苏、安徽、河北、天津6省市。黄泛区土以低液限粉土和含砂的粉土为主,虽然来自黄土高原,但经过水的长距离搬运,工程特性与黄土显著不同,与一般的粉土也有很大差别。独特的颗粒特征及颗粒分布、联接和结构特征及矿物组成决定了黄泛区粉土为不良的路基修筑材料。由于黄泛区砂石料严重缺乏,粉土就成了该地区最基本的筑路材料,由此引发的难压实、翻浆重、沉降大是黄泛区道路建设遇到的主要技术挑战,被称为黄泛区道路工程 “癌症”。本项目面向重大工程建设需求,以黄泛区粉土特殊性能判识与表征为基础,以适应黄泛区特有的气候条件和地质地理环境为重点,以提升黄泛区路基性能为目标,经过10多年产学研联合技术攻关和大规模的工程应用,成果解决了黄泛区路基土体变形和破坏机制、修筑及安全监测和预警等系列难题,建立了黄泛区路基修筑技术体系。项目主要创新成果如下： （1）通过大规模勘查分析,系统阐明了黄泛区典型粉土的物理化学和工程特性,以山东省为例,基于“3s”编制了黄泛区高速公路地质信息系统。研发了现场交通荷载模拟系统,揭示了交通荷载作用下黄泛区粉土液化与物性变异规律及翻浆机制,提出了累积沉降预测模型及冻融循环引起的动强度损伤模型。突破了黄泛区路基科学精准设计的技术瓶颈。 （2）针对黄泛区地下水位高、地震烈度大和工后沉降难控制,以及黄河三角洲地质环境复杂,地基处理难度大等棘手问题,对地基处理技术开展了创造性的系统研究。首次提出了透水混凝土桩复合地基技术,建立了透水混凝土桩设计和施工技术体系;提出了无砂混凝土小桩的高填方路基后处理技术,构建了高填方路基后处理设计理论与方法;提出了基于地基动态响应的振动液化地基强夯参数确定方法;建立了高矿化度地区水泥土桩长期承载性能预测和控制方法。解决了路基长期沉降和持久稳定难题。 （3）揭示了黄泛区粉土的压实性状和压实机理,基于共振原理提出了科学合理的振动压实工艺,显著降低了压实能耗,成功解决了黄泛区粉土压实难题;提出了合理的无机结合料粉土配合比设计、养护方法及压实工艺,突破了黄泛区道路基层耐久性的技术瓶颈。 （4） 提出了黄泛区路基全寿命周期稳定控制和安全监测和预警技术。揭示了黄泛区路基强度衰变机理,提出了袖阀管劈裂注浆技术,解决了运营期路床路面病害一体化控制难题。首次研制了传感型土工合成材料,提出了路基内部变形分布式监测技术,并建立了加筋土筋材变形计算模型,为黄泛区路基的健康诊断和安全预警提供了有效的手段。 项目授权专利40项（发明25项,实用新型15项）、申请受理发明专利10项;出版著作6部,发表学术论文100多篇,其中SCI/EI检索55篇;编制交通行业标准1项,地方规范和指南4项,纳入国家标准《土的工程分类标准》和国家行业规程《公路土工试验规程》。项目成果已成功应用于荣乌高速、青银高速等多条高速公路建养工程,实现直接经济效益46300万元。本项目系统解决了黄泛区道路建设的技术难题,实现了路基设计和施工从经验到精细化的飞跃,对于提升黄泛区公路建设质量和水平、保护耕地资源和环境,意义重大。